泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)在道路大修工程中的應(yīng)用

劉強

（北京鑫實路橋建設(shè)有限公司，北京102488）

1 應(yīng)用背景

1.1 概況

灤赤路（S309）位于北京市延慶區(qū)東北部，連接著灤平縣、懷柔區(qū)、延慶區(qū)、赤城縣，是北京市與河北省重要的連接線，是北京重要的旅游線路“百里畫廊”的一部分。隨著近幾年交通量的增加，路面出現(xiàn)破損，影響行車舒適性。該次大修工程道路設(shè)計樁號：K137+459—K141+559、K153+900—K159+500。全長：9.7km。道路等級：二級公路。設(shè)計速度：40km/h。設(shè)計軸載：BZZ100。設(shè)計年限：12年。路面結(jié)構(gòu)：表面層5cm 溫拌中粒式瀝青混凝土WAC-16C；10cm 泡沫瀝青就地冷再生72000m2。該次大修路面寬7m，采用半幅施工的方式進行；部分重病害路段處理路面基層。冷再生設(shè)備選擇山西喜躍發(fā)道路建設(shè)養(yǎng)護集團有限公司的WR4200 型就地冷再生機。

1.2 存在問題與解決方法

一是山區(qū)公路轉(zhuǎn)彎半徑過小、作業(yè)面不足，連接水泥稀漿車時采用人工灑布集料和水泥。

二是施工后存在平整度差的問題，在終壓前采用平地機進行整平。

三是因添加新集料、水泥，就地冷再生施工完成后，可能存在比原路面整體增高的情況，應(yīng)嚴格進行路面標高控制,確保面層厚度和節(jié)點部位高程控制。采用攤鋪機組合方式可有效解決這一問題，高等級路面施工時建議調(diào)整機械設(shè)備組合。

四是適用于再生層無結(jié)構(gòu)物（如路面檢查井等附屬設(shè)施）的路段，再生層內(nèi)結(jié)構(gòu)物需降低至再生層以下并保護處置。

五是關(guān)注再生層路面結(jié)構(gòu)層，根據(jù)材料變化隨時調(diào)整混合料配合比。

2 施工準備

2.1 材料選擇

2.1.1 瀝青

一般的重交70#與90#瀝青都可以滿足規(guī)范要求，標號過低的瀝青不宜用于發(fā)泡，需要特別注意的是，改性瀝青不能發(fā)泡，避免用運送改性瀝青的車輛運送基質(zhì)瀝青，該次發(fā)泡瀝青選擇河北黃驊市嶺順石油產(chǎn)品銷售有限公司的90#道路石油瀝青。

瀝青進行發(fā)泡試驗，瀝青發(fā)泡的膨脹率、半衰期須滿足不小于10 倍和不短于8s 的要求；并進行拌和試驗以選擇合適的發(fā)泡參數(shù)，要求瀝青混合料無絮狀物和無團狀物。

2.1.2 水泥

該工程擬采用32.5 級道路硅酸鹽水泥，初凝時間應(yīng)在3h 以上，終凝時間宜在6h 以上。依據(jù)再生技術(shù)規(guī)范，水泥摻量為1.5%。

2.1.3 水

施工現(xiàn)場的拌和用水、瀝青發(fā)泡用水均應(yīng)盡可能地使用飲用水。

2.1.4 集料

對級配不良的銑刨舊料，應(yīng)通過摻加部分新料以改善其級配。

2.2 機械設(shè)備

2.2.1 就地冷再生機

該工程采用的WR4200 型就地冷再生機，工作寬度為2.8～4.2m，最大工作深度為20cm。

2.2.2 WM1000 水泥稀漿車

水泥艙容量為25m3，水箱容量為11000L，拌和能力為1000L/min。

2.2.3 水罐車

需要兩臺水罐車輪流給水泥稀漿車供水。其中至少一臺水罐車具有灑水功能，配備霧狀灑水噴頭，保證施工過程中隨時給再生材料補水。

2.2.4 瀝青加溫罐車

瀝青加溫罐車1 臺，瀝青罐容量50t，具有加熱、保溫功能。加熱裝置要求能把基質(zhì)瀝青加熱到160oC 以上。瀝青罐車要保證罐車內(nèi)部干凈，不能殘留不同性質(zhì)的瀝青。運輸瀝青材料的車輛也要保證罐體干凈。

2.2.5 壓實設(shè)備

（1）雙鋼輪壓路機

雙鋼輪壓路機用于初壓、復(fù)壓，快速封住表面，避免再生層水分流失過快，該工程采用13t 雙鋼輪壓路機。

（2）單鋼輪壓路機

單鋼輪壓路機復(fù)壓，達到壓實度要求，該工程選用18t 震動壓路機。

（3）膠輪壓路機

膠輪壓路機追加壓實度，可有效增加壓實效果。

3 現(xiàn)場施工

施工前，就地冷再生機通過硬杠和水泥稀漿車、瀝青加溫罐車連接，連接順序為再生機－稀漿車－加溫罐車，組合成“再生列車”，檢查好每個連接部位后，由就地冷再生機推動水泥稀漿車和瀝青加溫罐車在作業(yè)段上行進，進行施工作業(yè)。

3.1 試驗段施工

攤鋪試驗段，測定再生混合料的含水量、最大干密度，并成型試件，測定其凍融劈裂強度比、馬歇爾穩(wěn)定度，通過各組試驗數(shù)據(jù)最終確定該工程混合料配合比為銑刨料90%、0～5mm 細集料8.5%、水泥1.5%，最大干密度為2.109g/cm3，最佳含水量為5.6%，油石比為2.5%。

檢測試驗段的壓實度、滲水系數(shù)、平整度、厚度、寬度、橫坡等指標。依據(jù)試驗段成果，最終確定再生機參數(shù)設(shè)置、銑刨深度、再生速度、攤鋪工藝合理施工段長度，驗證混合料配合比，檢驗施工技術(shù)方案的可行性，為后續(xù)施工做好準備。

3.2 設(shè)備、材料配備情況

按每日施工路面長度計算瀝青、水泥、水的用量，保證瀝青加溫罐車、水泥稀漿車容量充足，避免中途停頓，影響施工進度。水泥、水使用水泥稀漿車、水罐車存儲并添加，瀝青使用50t 瀝青加溫罐車存儲并加熱，瀝青發(fā)泡使用WR4200 型就地冷再生機。施工前再生機瀝青管道需預(yù)熱，常溫（25oC）加熱到設(shè)備工作的溫度約需1.5h，瀝青從常溫加熱到滿足發(fā)泡的溫度160oC 以上約需5h。

3.3 施工過程控制

3.3.1 銑刨行進速度組合控制

按設(shè)計的再生深度10cm 對舊路進行銑刨，取銑刨后具有代表性的材料送往試驗室進行篩分，選擇級配最接近規(guī)范的方案。

再生機的銑刨轉(zhuǎn)速可調(diào)，調(diào)整銑刨艙前門開度、艙后門浮動壓力可以有效改善銑刨效果，每工作班應(yīng)進行材料取樣和篩分試驗驗證級配情況，以便及時根據(jù)舊路材料變化調(diào)整銑刨機銑刨參數(shù)。

3.3.2 含水量控制

含水量的影響因素有原路面、銑刨用水、瀝青發(fā)泡用水、水泥稀漿等。在實際操作時，往往需要泡沫瀝青混合料在壓實之前為疏松狀態(tài)，這樣有利于壓實。如果含水量過大則壓實過程中會出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象，也會增加養(yǎng)生時間；如果含水量偏小則粗細集料的連接就不是很緊密，極易造成混合料的離析而難以壓實。建議外加水用量與原有路面材料含水量之和為室內(nèi)擊實試驗確定的最佳含水量的65%～80%，具體控制還要根據(jù)氣候條件加以調(diào)整[1]。

3.3.3 就地冷再生機控制

設(shè)定好行進速度（一般為4m/min）和再生深度，以保證銑刨料的級配波動范圍不大。過程中隨時檢查銑刨深度和銑刨效果。指派專人進行檢查測量，并配合再生機操作員進行調(diào)整。

應(yīng)以作業(yè)面銑刨后邊緣作為導(dǎo)向線，以幫助操作者控制行走的方向。

再生機的攤鋪夯錘和夯板的振搗頻率始終均勻一致，施工過程中，根據(jù)整體再生速度、厚度、寬度等因素調(diào)整攤鋪設(shè)備夯錘頻率，施工過程中螺旋送料器始終保持勻速送料。

3.3.4 接縫處理

（1）縱向接縫

縱向接縫應(yīng)重疊100mm，接縫應(yīng)避開車輛的輪跡位置。

（2）橫向接縫

施工告一段落時，需挖除橫向接縫處配合比及壓實度不合格的混合料，再次施工時用合格的再生混合料填補，且需重復(fù)處理上次施工再生過的路面3～5m。

3.3.5 碾壓質(zhì)量控制

碾壓時，遵循“先兩邊后中間（直線路段）、先內(nèi)側(cè)后外側(cè)（曲線路段）、先低后高”的原則，碾壓速度控制在2～4km/h。中間接縫處采用單鋼輪壓路機先靜壓新鋪路面20cm 后，按正常碾壓工藝進行。分段碾壓時，縱向接頭成階梯狀，在再生機后采用雙鋼輪壓路機初壓，初壓后開啟震動復(fù)壓2 遍，再用18t 單鋼輪壓路機碾壓2 遍，然后用膠輪壓路機進行終壓，直至表面無明顯輪跡為止，最后用雙鋼輪振動壓路機收面。

碾壓過程中，再生層的表面應(yīng)始終保持濕潤，如果水分蒸發(fā)過快，應(yīng)及時補灑少量的水。應(yīng)特別注意壓實設(shè)備的選擇與最佳壓實厚度。碾壓完成后，要采取措施保護再生層表面不受破壞[2]。

3.4 養(yǎng)生

碾壓完成并經(jīng)壓實度檢測合格后，開始養(yǎng)生。養(yǎng)生時間不宜少于7 天。養(yǎng)生期間禁止灑水，如遇到下雨天氣，養(yǎng)生時間需延長，以使混合料中的水分進一步蒸發(fā)。及時進行再生層含水量檢測，當(dāng)含水量小于2%，或再生層可以取出完整的芯樣時，即可結(jié)束養(yǎng)生。

4 施工技術(shù)要點和注意事項

4.1 級配控制

舊路結(jié)構(gòu)各項指標都有所降低。為了提高泡沫瀝青混合料的初期強度，需要加入適量活性填料。級配組成方案確定再生混合料中銑刨料、新加細集料用量比例。

用于泡沫瀝青冷再生混合料的合成級配范圍，應(yīng)滿足表1 的要求。

表1 再生混合料合成級配范圍

《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 5521—2019)規(guī)定的泡沫(乳化)瀝青冷再生混合料設(shè)計級配如表2。

表2 瀝青冷再生混合料設(shè)計級配表

在泡沫瀝青就地冷再生施工中級配存在一定偏差，泡沫瀝青就地冷再生施工中控制級配有利于強度形成。

4.2 再生設(shè)備選擇

該工程使用銑刨攤鋪一體的再生設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用的還有配合攤鋪機作業(yè)的就地冷再生設(shè)備。銑刨攤鋪一體的再生設(shè)備存在銑刨完成后路面可能比原路面增高的情況，平整度、橫坡、外觀等也不如配合攤鋪機作業(yè)的就地冷再生設(shè)備；但施工費用相對較低，占用施工作業(yè)區(qū)距離較短。再生設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)工程實際情況、道路等級等綜合考慮[3]。

4.3 環(huán)境氣候因素影響

泡沫瀝青混合料高溫穩(wěn)定性比較好，這也是它的抗車轍能力比較強的原因之一。如果環(huán)境溫度過低，銑刨料及新加集料溫度也會降低，當(dāng)其與泡沫瀝青接觸時，會使泡沫瀝青溫度下降過快，從而減弱了瀝青與集料的黏附能力。一般情況下，20oC 以上的環(huán)境溫度為泡沫瀝青的理想溫度[4]。

5 經(jīng)濟與社會效益分析

泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)因可直接對瀝青層和基層進行就地冷再生，大大縮短了工期，降低了工程造價，同時節(jié)省能源60%以上，減少CO2排放量80%以上，且因利用了道路基層材料，減少了材料運輸對社會交通的影響，緩解了道路通行壓力，加快了道路通行時間，其經(jīng)濟與社會效益顯著。

6 結(jié)語

通過泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)在灤赤路大修工程的應(yīng)用，縮短了工程工期，減少了施工占路時間，施工質(zhì)量滿足規(guī)范要求。就地冷再生的混合料很好地平衡了剛?cè)岫龋朔爽F(xiàn)有半剛性基層反射裂縫病害過早出現(xiàn)的缺陷。將路面基層轉(zhuǎn)換為柔性基層，更利于面層瀝青結(jié)合，可有效延緩路面的破損速度。經(jīng)過持續(xù)改進，就地冷再生技術(shù)節(jié)能高效的優(yōu)勢日益凸顯，具有非常高的應(yīng)用價值。本文對該技術(shù)在路面病害治理方面的實效結(jié)合工程實例進行了研究，以期促進我國交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。